Advanced Telecommunications Computing Architecture [1] ( ATCA или AdvancedTCA ) — крупнейшая спецификация в истории PCI Industrial Computer Manufacturers Group (PICMG), в которой участвуют более 100 компаний. Известная как AdvancedTCA, официальная спецификация PICMG 3. x (см. ниже) была ратифицирована организацией PICMG в декабре 2002 года. [2] AdvancedTCA нацелена в первую очередь на требования к оборудованию связи « операторского класса », но недавно расширила свое применение на более защищенные приложения, ориентированные на военную/аэрокосмическую промышленность. [3] Эта серия спецификаций включает в себя последние тенденции в технологиях высокоскоростных соединений, процессорах следующего поколения и улучшенной надежности, доступности и удобства обслуживания (RAS).
Плата AdvancedTCA (лезвие) имеет глубину 280 мм и высоту 322 мм. Платы имеют металлическую переднюю панель и металлическую крышку на нижней части печатной платы для ограничения электромагнитных помех и ограничения распространения огня. Фиксирующая ручка инжектора-эжектора (рычаг) приводит в действие микропереключатель, чтобы дать Intelligent Platform Management Controller (IPMC) знать, что оператор хочет снять плату или что плата только что установлена, тем самым активируя процедуру горячей замены. Платы AdvancedTCA поддерживают использование мезонинов расширения PCI Mezzanine Card (PMC) или Advanced Mezzanine Card (AMC).
Полка поддерживает RTM (задние переходные модули). RTM подключаются к задней части полки в слотах, соответствующих передним платам. RTM и передняя плата соединены между собой через разъем Zone-3. Разъем Zone-3 не определен спецификацией AdvancedTCA.
Ширина каждого слота полки составляет 30,48 мм. Это позволяет устанавливать шасси с 14 платами в 19-дюймовую стойку и 16 плат в стойку ETSI . Типичная система с 14 слотами имеет высоту 12 или 13 стоечных единиц . Большие полки AdvancedTCA предназначены для рынка телекоммуникаций , поэтому поток воздуха идет спереди полки, через платы снизу вверх и выходит сзади полки. Меньшие полки, которые используются в корпоративных приложениях, обычно имеют горизонтальный поток воздуха.
Стеллажи AdvancedTCA малого и среднего размера предназначены для рынка телекоммуникаций; для проведения лабораторных исследований некоторые полки имеют открытую крышку, что упрощает тестирование.
Объединительная плата AdvancedTCA обеспечивает соединения точка-точка между платами и не использует шину данных. Определение объединительной платы разделено на три секции: Зона-1, Зона-2 и Зона-3. Разъемы в Зоне-1 обеспечивают избыточное питание -48 В постоянного тока и сигналы управления полкой для плат. Разъемы в Зоне-2 обеспечивают соединения с базовым интерфейсом и интерфейсом Fabric. Все соединения Fabric используют дифференциальные сигналы точка-точка 100 Ом. Зона-2 называется «Fabric Agnostic», что означает, что любая Fabric, которая может использовать дифференциальные сигналы 100 Ом, может использоваться с объединительной платой AdvancedTCA. [4]
Разъемы в Zone-3 определяются пользователем и обычно используются для подключения передней платы к заднему переходному модулю. Зона Zone-3 также может содержать специальную заднюю панель для соединения плат с сигналами, которые не определены в спецификации AdvancedTCA.
Спецификация AdvancedTCA Fabric использует логические слоты для описания взаимосвязей. Платы коммутаторов Fabric устанавливаются в логические слоты 1 и 2. Производитель шасси может свободно определять соотношение между логическими и физическими слотами в шасси. Данные о сменных блоках шасси (FRU) включают таблицу адресов, которая описывает соотношение между логическими и физическими слотами.
Устройства Shelf Manager взаимодействуют с каждой платой и FRU в шасси с помощью протоколов IPMI ( интеллектуальный интерфейс управления платформой ), работающих на резервных шинах I²C на разъемах Zone-1.
Базовый интерфейс — это основная фабрика на разъемах Zone-2, которая выделяет 4 дифференциальные пары на каждый базовый канал. Он подключен по схеме Dual-Star с резервными слотами концентратора фабрики в ядре. Он обычно используется для управления вне диапазона, загрузки прошивки, загрузки ОС и т. д.
Интерфейс Fabric на объединительной плате поддерживает множество различных Fabric и может быть подключен как Dual-Star, Dual-Dual-Star, Mesh, Replicated-Mesh или другие архитектуры. Он выделяет 8 дифференциальных пар на канал Fabric, и каждый канал может быть разделен на четыре порта по 2 пары. Интерфейс Fabric обычно используется для передачи данных между платами и внешней сетью.
Интерфейс синхронизации часов направляет сигналы синхронизации MLVDS (многоточечная низковольтная дифференциальная сигнализация) по нескольким шинам 130 Ом. Часы обычно используются для синхронизации телекоммуникационных интерфейсов.
Интерфейс канала обновления — это набор из 10 дифференциальных пар сигналов, которые соединяют два слота. То, какие слоты соединены, зависит от конкретной конструкции объединительной платы. Это сигналы, которые обычно используются для соединения двух плат концентратора или резервных плат процессора.
Базовый интерфейс может быть только 10BASE-T, 100BASE-TX или 1000BASE-T Ethernet . Поскольку все платы и концентраторы должны поддерживать один из этих интерфейсов, всегда имеется сетевое подключение к платам.
Fabric обычно является SerDes Gigabit Ethernet, но также может быть Fibre Channel , XAUI 10-Gigabit Ethernet , InfiniBand , PCI Express или Serial RapidIO . Любая Fabric, которая может использовать дифференциальные сигналы точка-точка 100 Ом, может использоваться с объединительной платой AdvancedTCA.
Спецификация PICMG 3.1 Ethernet / Fibre Channel была пересмотрена с целью включения сигнализации IEEE 100GBASE-KR4 в существующие сигнализации IEEE 40GBASE-KR4 , 10GBASE-KX4 , 10GBASE-KR и XAUI .
Блейд-серверы AdvancedTCA могут быть процессорами, коммутаторами, носителями AMC и т. д. Типичная полка будет содержать один или несколько блейд-серверов коммутаторов и несколько процессорных блейд-серверов.
Когда они впервые вставляются в полку, встроенный IPMC питается от резервного -48 В на объединительной плате. IPMC отправляет сообщение о событии IPMI в Shelf Manager, чтобы сообщить ему, что он установлен. Shelf Manager считывает информацию с блейда и определяет, достаточно ли доступно питания. Если достаточно, Shelf Manager отправляет команду в IPMC для включения полезной нагрузки блейда. Shelf Manager также определяет, какие порты Fabric поддерживаются блейдом. Затем он просматривает информацию о межсоединении Fabric для объединительной платы, чтобы узнать, какие порты Fabric находятся на другом конце соединений Fabric. Если порты Fabric на обоих концах проводов объединительной платы совпадают, то он отправляет команду IPMI на оба блейда, чтобы включить соответствующие порты.
После включения лезвия и его подключения к тканям Shelf Manager прослушивает сообщения о событиях от датчиков на лезвии. Если датчик температуры сообщает, что слишком жарко, Shelf Manager увеличит скорость вентиляторов.
Данные FRU на плате содержат описательную информацию, такую как производитель, номер модели, серийный номер, дата изготовления, версия и т. д. Эту информацию можно считывать удаленно для проведения инвентаризации лезвий на полке.
Shelf Manager отслеживает и контролирует платы (лезвия) и FRU на полке. Если какой-либо датчик сообщает о проблеме, Shelf Manager может предпринять действия или сообщить о проблеме системному менеджеру. Это действие может быть простым, например, заставить вентиляторы работать быстрее, или более радикальным, например, отключить плату. Каждая плата и FRU содержит информацию об инвентаре (данные FRU), которую может получить Shelf Manager. Данные FRU используются Shelf Manager для определения того, достаточно ли мощности для платы или FRU и совместимы ли порты Fabric, соединяющие платы. Данные FRU также могут содержать информацию о производителе, дате изготовления, номере модели, серийном номере и инвентарной бирке.
Каждый блейд, интеллектуальный FRU и Shelf Manager содержат интеллектуальный контроллер управления платформой (IPMC). Shelf Manager взаимодействует с платами и интеллектуальными FRU с помощью протоколов IPMI , работающих на резервных шинах I²C . Протоколы IPMI включают контрольные суммы пакетов для обеспечения надежности передачи данных. Также возможно иметь неинтеллектуальные FRU, управляемые интеллектуальным FRU. Они называются управляемыми FRU и имеют те же возможности, что и интеллектуальный FRU.
Взаимосвязь между Shelf Manager и платами представляет собой избыточную пару шин Intelligent Platform Management Buses (IPMB). Архитектура IPMB может представлять собой пару шин (Bused IPMB) или пару радиальных соединений (Radial IPMB). Реализации радиальных IPMB обычно включают возможность изолировать отдельные соединения IPMB для повышения надежности в случае отказа IPMC.
Shelf Manager взаимодействует с внешними объектами с помощью RMCP (IPMI через TCP/IP), HTTP , SNMP через сеть Ethernet . Некоторые Shelf Manager поддерживают Hardware Platform Interface , техническую спецификацию, определенную Форумом доступности услуг .
Были созданы две новые рабочие группы для адаптации ATCA к конкретным требованиям физических исследований.
WG1 определит задний ввод-вывод для модулей AMC и новый компонент под названием μRTM. Будут внесены дополнения в спецификацию полки μTCA для размещения μRTM и в спецификацию ATCA для размещения заднего ввода-вывода AMC для RTM носителя ATCA. Сигнальные линии будут определены для использования в качестве часов, затворов и триггеров, которые обычно используются в системах сбора физических данных.
WG2 определит общий набор программных архитектур и поддерживающей инфраструктуры для обеспечения взаимодействия и переносимости как аппаратных, так и программных модулей среди различных приложений, разработанных для платформы Physics xTCA, что позволит минимизировать усилия и время разработки, необходимые для создания экспериментов и систем с использованием этой платформы.
Была сформирована рабочая группа для распространения ATCA на нетелекоммуникационные рынки.
Цели этой новой рабочей группы — определить улучшенные функции для поддержки плат двойной ширины; добавить улучшения для поддержки плат мощностью 600 Вт с одним слотом и плат мощностью 800 Вт с двумя слотами; добавить поддержку двухсторонних полок с полноразмерными платами, подключенными как к передней, так и к задней части полки; и добавить поддержку сигнализации 10 Гбит/с на базовом интерфейсе.